劉冰

中核遼寧核電有限公司 遼寧興城 125001

傳統(tǒng)的模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，逐步出現(xiàn)元器件老化、調(diào)節(jié)性能下降、故障頻發(fā)等問(wèn)題，不僅給運(yùn)行維護(hù)人員帶來(lái)極大的工作負(fù)擔(dān)，也嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。維修或局部更換元器件的方式只能暫時(shí)修復(fù)故障，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，所以，急需對(duì)傳統(tǒng)的模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行整體換型[1]。

1 技術(shù)改進(jìn)方案

針對(duì)核電廠原模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器存在的諸多問(wèn)題，提出了采用微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整體替換的解決方案。在基本不改變?cè)须娫?、測(cè)量、信號(hào)回路接口的情況下，公司根據(jù)機(jī)組增容提效、升級(jí)改造的需要，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了同步升級(jí)，將原來(lái)的Unitrol5000升級(jí)改造為最新的Unitrol6800系統(tǒng)，并且對(duì)阻容吸收器、跨接器等原件也進(jìn)行了調(diào)整，保證參數(shù)的匹配，從而徹底解決了勵(lì)磁系統(tǒng)存在的調(diào)節(jié)特性不滿足要求、通道失配、元器件老化等問(wèn)題，減少了勵(lì)磁系統(tǒng)維護(hù)的工作量，保證了發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 通道冗余配置方案

UNITROL6800微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用雙通道冗余配置，控制回路和整流器均相互獨(dú)立完全冗余。正常情況下，一個(gè)通道帶100%負(fù)荷運(yùn)行，另一個(gè)通道冷備用，隨時(shí)跟蹤主通道運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)主通道故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切換至備用通道運(yùn)行。同時(shí)，每個(gè)通道又具有AVR和FCR功能，其中，F(xiàn)CR模式只能通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，用于系統(tǒng)調(diào)試以及2個(gè)自動(dòng)通道同時(shí)故障時(shí)緊急使用。

假定CHI為主通道(運(yùn)行通道)，CH2為備用通道，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器冗余切換邏輯如下：①正常情況下，CHl帶100%負(fù)荷AVR模式運(yùn)行，CH2備用；②當(dāng)CHl故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至CH2-AVR模式運(yùn)行。微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用一主一備的雙通道冗余配置方案，備用通道通過(guò)隨動(dòng)跟蹤控制電路實(shí)時(shí)跟蹤主通道的運(yùn)行參數(shù)，從根本上解決了模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的通道失配問(wèn)題。

1.2 交流滅磁及跨接器的使用

微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用交流滅磁方案，所謂“交流滅磁”，即滅磁開(kāi)關(guān)裝在整流橋的交流側(cè)。當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)檢測(cè)到故障或者有外部跳閘信號(hào)時(shí)，交流滅磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，滅磁開(kāi)關(guān)通過(guò)跨接器觸發(fā)板給跨接器-個(gè)觸發(fā)脈沖，使跨接器導(dǎo)通，將滅磁電阻接人勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)回路，同時(shí)封閉可控硅整流橋的觸發(fā)脈沖，從而達(dá)到安全滅磁的目的。對(duì)于交流滅磁而言，滅磁開(kāi)關(guān)在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)可利用交流電過(guò)零點(diǎn)這-特性。與直流滅磁相比，交流滅磁對(duì)于滅磁開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗷旱囊笠秃芏唷?/p>

1.3 光纖通信方案

微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的通道之間，以及控制器與輸入輸出接口板（CIO）之間，均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖通信。單點(diǎn)通信故障不影響其他通信回路的正常運(yùn)行，與常規(guī)網(wǎng)絡(luò)通信或鏈路通信相比，該通信方案徹底實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，在抗電磁干擾能力、通信結(jié)構(gòu)可靠性方面更具優(yōu)勢(shì)。

1.4 軟啟勵(lì)

模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī)啟勵(lì)過(guò)程如下：①汽機(jī)處于靜止或盤(pán)車(chē)狀態(tài)時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投入雙通道自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)控制，磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)閉合，交直流電源可用；②當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速的50%時(shí)，投人副勵(lì)磁機(jī)電源，并建立勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定電源；③當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速的85%時(shí)，監(jiān)視發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率繼電器動(dòng)作，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制勵(lì)磁電流輸出，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓逐步提升；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的95%時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓也升至額定電壓的95%，為最終達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和實(shí)現(xiàn)同步并網(wǎng)做準(zhǔn)備。

微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用軟啟勵(lì)方式建壓，過(guò)程如下：①初始狀態(tài)，直流控制電源投入，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器處于AVR模式，勵(lì)磁開(kāi)關(guān)閉合；②當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速升至額定轉(zhuǎn)速的95%時(shí)，軟啟勵(lì)程序自動(dòng)投人，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的輸出逐步提升發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，直到100%轉(zhuǎn)速時(shí)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定電壓并具備同步并網(wǎng)條件。軟啟勵(lì)的主要優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)電機(jī)建壓時(shí)，平滑調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，防止發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)，從而避免發(fā)電機(jī)在啟勵(lì)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電壓或過(guò)激磁的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

2 勵(lì)磁系統(tǒng)改造后的優(yōu)點(diǎn)

2.1 控制部分三路輸入電源冗余模式可靠性提升

控制部分電源采用三路輸入電源，具有交流或直流的冗余模式，從而提升了系統(tǒng)的可靠性。每個(gè)控制模塊設(shè)置兩路獨(dú)立電源進(jìn)行供電，使得電源的冗余度明顯提升，這樣控制模塊的電源能夠單獨(dú)斷開(kāi)，方便故障器件進(jìn)行在線更換。其次，由于板卡獨(dú)立安裝，并且每塊板卡都使用雙電源供電，電源有獨(dú)立開(kāi)關(guān)，使得在線維護(hù)工作能夠更加安全。

2.2 光纖冗余內(nèi)部通信

Unitrol6800使用了光纖冗余的方式進(jìn)行內(nèi)部通信，避免了Unitrol5000系統(tǒng)中可能會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)ARCnet串行通信造成停機(jī)的問(wèn)題。控制器可以單獨(dú)將可控硅的觸發(fā)脈沖向整流橋傳輸，配合光纖傳輸，可以在各個(gè)整流橋中產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，使得內(nèi)部通信具有更強(qiáng)的抗干擾能力。

2.3 消除原系統(tǒng)中公用PSI板對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的安全隱患

Unitrol6800采用整流柜單獨(dú)采集同步電壓、勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流的方式，降低了公用PSI板帶來(lái)的安全隱患。在Unitrol6800的整流橋中，增加了交流側(cè)相序檢測(cè)功能，風(fēng)機(jī)電源使用每個(gè)整流柜獨(dú)立分布電源的方式，所有整流柜的風(fēng)機(jī)電源回路控制系統(tǒng)都在整流柜內(nèi)部，保證每個(gè)整流柜都能夠?qū)駜?nèi)風(fēng)機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制。在Unitrol6800系統(tǒng)中采用了整流柜交流進(jìn)線側(cè)加裝CT的方式進(jìn)行勵(lì)磁電流的采樣計(jì)算，CT的線性度很高，保證了勵(lì)磁系統(tǒng)可以根據(jù)工況負(fù)荷變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)均流，讓系統(tǒng)的每個(gè)整流柜都能夠更加均衡[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

基于核電廠勵(lì)磁系統(tǒng)的現(xiàn)狀，對(duì)比分析了模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器存在的不足，提出了采用微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整體換型的技術(shù)改進(jìn)方案。結(jié)合各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，整體換型的技術(shù)改進(jìn)方案是合理可行的，能夠從根本上解決模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器存在的調(diào)節(jié)特性不滿足要求、通道失配報(bào)警、元器件老化等問(wèn)題。微機(jī)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在核電廠的成功應(yīng)用，大大提高了勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，保障了發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。